JP2003190750A - 気体溶解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 多くの気体を溶解させることが可能で、効果
的な水質浄化が可能な気体溶解装置を提供する。 【解決手段】 密閉タンク１に液体を供給する液体供給
手段と、前記密閉タンク１および／または前記液体に気
体を供給する気体供給手段とを具備した気体溶解装置で
あって、前記密閉タンク１を複数の室１ａ、１ｂに分割
し各室の圧力差を用いて前記液体を他の室に噴出させる
構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は気体溶解装置に関
し、密閉タンクに連続的に液体を供給し、その液体を排
出しながら液体に気体を溶解させるようにした気体溶解
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体プロセスではオゾンなどの気体を
純水に溶解させ、機能水として使用している。また、排
水処理施設や汚れた河川・湖沼等においては、予め空気
や酸素を溶解した水を水中に放出することにより水中の
溶存酸素量を増大させて、微生物の活動を活発にして汚
水の浄化を行う装置が知られている。

【０００３】図３は特開平１１−２０７１６２号公報に
記載された従来例を示す概略構成図である。図におい
て、１は気密に加工された密閉タンクであり、気体を溶
解すべき水が例えば８分目程度注入されている。この密
閉タンクの近傍には図では省略するが空気や酸素などを
供給するためのポンプや気体ボンベ、ガス発生装置など
の気体供給手段が配置されている。２はノズルであり、
このノズルの先端は密閉タンク１の外周付近に設けられ
接線方向に沿って水面に対して斜め上方から水面に出射
するように配置されている。

【０００４】３は液体供給手段として機能するポンプで
あり、例えばストップ弁５を介して湖水や河川６等から
水を汲み上げて前述のノズル２から密閉タンク１内に水
を供給する。

【０００５】４は調節弁であり、通常は開とされて密閉
タンク内で気体が溶解された水を浄化すべき場所に放出
するが、密閉タンク１内の水が所定レベル位置以下にな
った場合は開閉度を調節して水位を調整したり、気体調
節弁４ａを閉として気体の供給を停止させることによっ
て水位調整を行なう。５は水の供給を停止するためのス
トップ弁である。

【０００６】なお、図では省略するが密閉タンクには密
閉タンク内の水量を測定するためのレベル計や密閉タン
ク１内の圧力を測定するための圧力計が取付けられてい
る。

【０００７】上記の構成において密閉タンク１の上方に
所定の圧力に加圧された気体（例えば酸素）が導入され
る。気体の圧力が高いと水位が下降し、水は予め設定し
た水位以下になるが、その場合は所定の圧力レベルにな
るように気体調節弁４ａで気体の圧力を調節したり、液
体調節弁４を調節して水位を制御する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の図
３で示す従来例においては、ノズル２からの水の噴出が
タンク内で１回しか行なわれないため、泡や飛沫の発生
や巻き込みによる雰囲気ガス（酸素）の溶解が有効に行
なわれていなかった。

【０００９】また、タンク内の水にはノズルの噴出によ
り発生した大量の泡を含んでいる。この泡は、順次水に
溶解したり、溶解しなかったものは上昇してタンク内の
気相に拡散する。つまりタンク内の滞留時間が短い水は
気体が充分に溶解仕切っておらず気泡を含んでいる。

【００１０】上記図３の方式では、タンク内で水が攪拌
され、ノズルから噴出して間もない水や滞留時間の長い
水が混合してタンクの吐出口から流出するため、気体の
溶解が充分に行なわれていない未溶解の気泡を含む水を
吐出しているという問題があった。

【００１１】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、気体を液体中に効率よく溶解させ、より高
濃度の溶解液を生成することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
するために本発明は、請求項１においては、密閉タンク
に液体を供給する液体供給手段と、前記密閉タンクおよ
び／または前記液体に気体を供給する気体供給手段とを
具備した気体溶解装置であって、前記密閉タンクを複数
の室に分割し各室の圧力差を用いて前記液体を他の室に
噴出させる構成としたことを特徴としている。

【００１３】請求項２においては、請求項1記載の気体
溶解装置において、密閉タンクは孔を有する仕切りによ
って２室以上に分割されており、第１の室に供給された
液体が前記孔から第２の室に噴出し、順次、次室に液体
が噴出するように構成したことを特徴としている。

【００１４】請求項３においては、請求項２記載の気体
溶解装置において、孔は複数個設けられその少なくとも
一つにノズルを設けたことを特徴としている。

【００１５】請求項４においては、請求項1乃至３いず
れかに記載の気体溶解装置において、液体を密閉タンク
に供給するに際してはノズルを用い、このノズルから噴
出した液体が邪魔板に衝突するように構成したことを特
徴としている。

【００１６】請求項５においては、請求項1乃至３いず
れかに記載の気体溶解装置において、液体を密閉タンク
に供給するに際してはノズルを用い、ノズルの先端を水
面に対して斜めから接線方向に噴出するように配置した
ことを特徴としている。

【００１７】請求項６においては、請求項1乃至５いず
れかに記載の気体溶解装置において、流路延長手段を前
記密閉タンク内に設け、前記密閉タンクに供給された液
体が排出口に達するまでの流路長を延長し、前記供給さ
れた液体への気体の溶解度を向上させるとともに液体排
出口から未溶解気体の流出を抑制したことを特徴として
いる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の請求項１，２，
３，４に関する実施形態の一例を示す概略構成図であ
る。図において、図３と同一要素には同一符号を付して
いる。図３とはタンク１を水平方向に2分割した状態で
仕切り板１１を設けた点（仕切り板の上を第１室１ａ、
下側を第２室１ｂという）、ノズル２の出射方向と邪魔
板１０を設けた点およびポンプ（給水手段）３の前段と
後段に気体注入手段を設けた点が異なっている。

【００１９】この実施例ではノズル２は密閉タンク１の
天井付近に水面に対してほぼ直角方向に設けられ、この
ノズル出射方向の真下に略水平に邪魔板１０が配置され
ている。また、仕切り板１１には所定の径の孔１１ａが
一つ以上設けられており、その孔の少なくとも一つには
ノズル２aが取付けられている。なお、邪魔板１０の表
面に凹凸を設けておけば邪魔板に衝突した液体がより広
範囲に飛び散り気体との接触時間や接触量を多くするこ
とができる。

【００２０】上記の構成によれば、ノズルから出射した
水が邪魔板１０に衝突して水と固体の衝突圧力と水の飛
沫が大量発生することにより密閉タンク１の第１室１ａ
内に充満する気体（例えば酸素，空気，オゾン等）を溶
解して水面に落下する。なお、仕切り板１１には孔およ
びこの孔にノズル２ａが設けられていて、第１室１ａに
供給された液体はノズル２ａを介して第２室１ｂに落下
する。

【００２１】その場合、図では省略するがタンク１には
水位や流量計が設けられており、第１室１ａと第２室１
ｂの水位は所定の高さになるように制御されている。そ
して、液体が第１室１ａから第２室１ｂに落下する際に
も気体に接触するのでこの過程でも水は気体を取り込ん
で密閉タンク１に蓄積されることとなる。

【００２２】なお、図1では邪魔板１０を水面より上方
に設けたが、ノズル２から噴き出す水が表面の水を押し
のけて邪魔板に直接衝突する程度の深さであれば、水面
より下方になるように水位を制御しても良い。また、実
施例ではタンク内を２室に仕切った例を示したが３室以
上に仕切っても良い。

【００２３】図２は本発明の請求項１，２，３，４，６
に関する実施例を示す構成図である。図２において、図
３と同一要素には同一符号を付して重複する説明は省略
する。２１ａはタンク1の中に縦方向に形成された内管
であり、この内管２１ａの上部および下部は開放され、
タンク1に固定された状態となっている。この例ではノ
ズル２は密閉タンク１の天井付近に水面に対してほぼ直
角方向に設けられ、内管の２１ａのほぼ中央に噴射す
る。このノズル噴射方向の真下に略水平に邪魔板１０が
配置されている。

【００２４】２１ｂは内管２１ａの外側とタンクの内周
の間に配置された中管で、この中管２１ｂの上方はタン
ク1の頂部付近に固定され、下方は閉塞された状態とな
っている。この中管２１ｂの内側が第１室、外側が第２
室を構成している。

【００２５】上記の構成において、ノズル２を介して内
管２１ａの上方から噴出する水は邪魔板１０に衝突し泡
を発生する。そしてタンク１に供給されている気体を溶
解してこの管の下方からＡ方向に流れる。このとき、大
きな気泡は水の流れに逆らいａ方向に浮上し溶解タンク
上部の気体溜りに放出される。

【００２６】一方、小さな気泡は水の流れと同じ方向に
漂いながら溶解が更に進む。そして、孔２１ｃまたはノ
ズル２ａが形成された位置に達したら圧力差によりＢ方
向に噴出する。このとき水に含まれる気泡はｂ方向に浮
上し、溶解タンク上部の気体溜り３０に放出される。

【００２７】噴出した水は調節弁４を介して排出され
る。前述した大きな気泡が浮上せず、Ａ方向に流れてし
まった場合は、気体溜り３０の方向に浮上するので第２
室に供給される気体溶解水には、大きな気泡が含まれな
い高濃度の気体溶解水となる。

【００２８】なお、この実施例においても、図では省略
するがタンク１には水位計や流量計が設けられており、
Ｂ方向に流下して蓄積される水位は流入量と排出量を考
慮して所定の高さになるように制御されている。

【００２９】なお、図１，２に示すように、ポンプ３の
前段に気体を注入したり、後段にラインミキサやインジ
ェクタを取付けて予め酸素を注入しておけば効率的に気
体を取り込むことが可能である。

【００３０】ここでは、説明が簡単なように第１室に流
路延長手段を適用したが、第２室に流路延長手段を適用
しても、溶解タンクから排出される気体溶解水には、大
きな気泡が含まれない高濃度の気体溶解水となる。

【００３１】本発明の以上の説明は、説明および例示を
目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。本
実施例では溶解する気体を湖沼の浄化を目的とする酸素
として説明したが、水に溶解させる気体は例えばＣＯ_２
であってもよく、目的に応じて種々の気体を用いること
ができる。また、液体は水に限らず他の液体であっても
良い。なお、邪魔板の表面に凹凸を形成すれば飛沫の発
生を増加させることができる。また、液体を密閉タンク
に供給するに際しては、ノズルの先端を水面に対して接
線方向に噴出するように配置してもよい。

【００３２】したがって本発明はその本質から逸脱せず
に多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかで
ある。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発
明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものと
する。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の気体溶解
装置は、密閉タンクに液体を供給する液体供給手段と、
前記密閉タンクおよび／または前記液体に気体を供給す
る気体供給手段とを具備した気体溶解装置であって、前
記密閉タンクを複数の室に分割し各室の圧力差を用いて
前記液体を他の室に噴出させる構成としたので、高濃度
の気体溶解液を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気体溶解装置の実施形態の一例を示す
構成図である。

【図２】本発明の気体溶解装置の実施形態の他の一例を
示す構成図である。

【図３】気体溶解装置の従来例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 密閉タンク １ａ 第１室 １ｂ 第２室 ２，２ａ ノズル ３ ポンプ ４ 調節弁 ５ ストップ弁 ９ 乱流発生部（ラインミキサ） １０ 邪魔板 １１ 仕切り板 ２１ａ 内管 ２１ｂ 中管 ３０ 気体溜り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 浩市 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4G035 AA01 AB04 AC01 AC26 AE13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉タンクに液体を供給する液体供給手段
   と、前記密閉タンクおよび／または前記液体に気体を供
   給する気体供給手段とを具備した気体溶解装置であっ
   て、前記密閉タンクを複数の室に分割し各室の圧力差を
   用いて前記液体を他の室に噴出させる構成としたことを
   特徴とする気体溶解装置。
2. 【請求項２】密閉タンクは孔を有する仕切りによって２
   室以上に分割されており、第１の室に供給された液体が
   前記孔から第２の室に噴出し、順次、次室に液体が噴出
   するように構成したことを特徴とする請求項１記載の気
   体溶解装置。
3. 【請求項３】孔は複数個設けられその少なくとも一つに
   ノズルを設けたことを特徴とする請求項２記載の気体溶
   解装置。
4. 【請求項４】液体を密閉タンクに供給するに際してはノ
   ズルを用い、このノズルから噴出した液体が邪魔板に衝
   突するように構成したことを特徴とする請求項１乃至３
   いずれかに記載の気体溶解装置。
5. 【請求項５】液体を密閉タンクに供給するに際してはノ
   ズルを用い、ノズルの先端を水面に対して斜めからタン
   クの接線方向に噴出するように配置したことを特徴とす
   る請求項１乃至３いずれかに記載の気体溶解装置。
6. 【請求項６】流路延長手段を前記密閉タンク内に設け、
   前記密閉タンクに供給された液体が排出口に達するまで
   の流路長を延長し、前記供給された液体への気体の溶解
   度を向上させるとともに液体排出口から未溶解気体の流
   出を抑制したことを特徴とする請求項1乃至５いずれか
   に記載の気体溶解装置。